Wie ein unsichtbarer Schutzschild umgibt die sogenannte „Magnetosphäre“ die Erde und schirmt unseren Planeten vor der energiereichen kosmischen Strahlung ab, mit der er pausenlos bombardiert wird. Wie stark dieser vor allem von der Sonne ausgehende Teilchen- und Strahlenstrom ist, macht die Verformung des irdischen Magnetfelds deutlich. Durch den Sonnenwind werden dessen Feldlinien auf der sonnenzugewandten Seite deutlich zusammengedrückt, auf der abgewandten Seite dagegen schweifartig ausgezogen.
Satelliten untersuchen Magnetosphäre
Seit rund zwei Jahren sind vier Satelliten der NASA im All unterwegs, um im Rahmen der Mission Magnetospheric MultiScale (MMS) die Magnetosphäre der Erde mit bisher unerreichter Genauigkeit zu untersuchen. Dabei liefern sie laufend neue Erkenntnisse zu dieser Schutzhülle und den Prozessen, die darin ablaufen.
Nun wurden erstmals Details zur Magnetopause von einem internationalen Wissenschaftlerteam in einer Studie zusammengefasst, die in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals „Science“ erschienen ist. „Die Magnetopause ist die magnetische Schicht, die den Sonnenwind umlenkt und das Erdmagnetfeld begrenzt“, erläutert Wolfgang Baumjohann, Direktor des Instituts für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und einer der fünf Ko-Autor/innen des Grazer Instituts.
Für die Auswertung der Daten vom Herbst 2015 wurden die Plasma- und Feldmessungen der vier MMS-Satelliten kombiniert, um zu zeigen, wie das Plasma und die magnetischen Kräfte in dieser Grenzschicht die Wechselwirkung zwischen dem aufgestauten Sonnenwind und dem Erdmagnetfeld beeinflussen.
Magnetopause besteht aus dünnen Teilschichten
„Wir haben den Druck des Erdmagnetfeldes mit dem des Sonnenwindplasmas verglichen. Basierend auf dieser Analyse und auf Messungen der Elektronengeschwindigkeit über die Magnetopause hinweg haben wir herausgefunden, dass die Magnetopause aus dünnen Teilschichten besteht“, so Baumjohann. Außerdem wurden kleinste Regionen entdeckt, in denen das Magnetfeld entweder sehr niedrig oder stark verbogen ist und ein starker elektrischer Strom vorherrscht.
Möglich wurden diese Erkenntnisse, von denen sich die Wissenschaftler/innen ein besseres Verständnis der lebenswichtigen Vorgänge in der Magnetosphäre erhoffen, durch den besonderen Maßstab der NASA-Mission. „Die Satelliten können in sehr engem Abstand zueinander fliegen und im Bereich von zehn bis hundert Millisekunden messen. Dadurch bekommen wir eine viel feinere Auflösung als bisher“, erläuterte Wolfgang Baumjohann gegenüber der Nachrichtenagentur APA.
Das Institut für Weltraumforschung der ÖAW ist der größte nicht-amerikanische Partner der Mission. Es hat die Leitung für die Potenzialregelung inne, mit der die elektrostatische Aufladung der Satelliten kompensiert wird und ist am Elektronenstrahlinstrument und dem Digital FluxGate Magnetometer beteiligt, das elektrische und magnetische Felder misst. Die Beteiligung des Instituts wurde vom Weltraumministerium (BMVIT) und dem Wissenschaftsministerium (BMWFW) ermöglicht.
